Статия за топлопреноса чрез конвекция
Били ли сте някога на плажа, когато е слънчево? В ясен ден, на плажа винаги духа вятър от морето. Защо винаги има вятър на плажа и защо морският бриз (ветровете, духащи от морето към сушата) се появява през деня, а сухоземният бриз (ветровете, духащи от сушата към морето) се появява през нощта? Защо през дъждовния сезон облаците могат да се спуснат по склоновете? Защо вятърът е хладен? Отговорите на тези въпроси са свързани със специфичната топлина на сушата и морето, разширението, плътността и топлопреноса чрез конвекция!
Като разберете добре и правилно темата, можете да отговорите на горните въпроси и на други въпроси, които може да си зададете по-късно.
Преносът на топлина чрез проводимост обикновено се случва в твърди тела или от твърди тела към течни тела (и от течни тела към твърди тела) или от твърди тела към газообразни тела (и от газообразни тела към твърди тела). Докато преносът на топлина чрез конвекция обикновено се случва в течни тела (напр. вода) и газообразни тела (напр. въздух). Преносът на топлина чрез конвекция е пренос на топлина, съпроводен с пренос на тела. За да разберете по-добре преноса на топлина чрез конвекция, разгледайте един случай, например, загрята вода с помощта на огън. Когато водата в съд се нагрява с огън, топлината се премества от огъня (висока температура) към съд (ниска температура) чрез проводимост и излъчване. След това топлината се премества от съда (по-висока температура) към водата близо до съда (по-ниска температура) чрез проводимост. Допълнителната топлина води до повишаване на температурата на водата близо до съда.
Повишаването на температурата на водата води до разширяване на водата или увеличаване на обема ѝ. Защото с увеличаването на обема на водата плътността ѝ намалява. Водата близо до основата на съда има по-висока температура от водата до него. С други думи, водата близо до дъното на съда има по-голям обем и по-малка плътност, докато водата над него има по-малък обем и по-висока плътност. Разликата в плътността кара водата на повърхността на съда, която има по-висока плътност, да се движи надолу, а водата близо до основата на съда, която има по-малка плътност, да се движи нагоре. Този процес протича непрекъснато, докато цялата вода вътре достигне еднаква температура (ако налягането на въздуха е 1 атмосфера, тогава водата в съда се изпарява или кипи при 100°F). oC).
Появата на ветрове на сушата и морски бриз също включва пренос на топлина чрез проводимост и конвекция. Специфичната топлина на сушата е по-малка от специфичната топлина на морската вода. Следователно, земята се нагрява по-бързо, когато е изложена на слънце, и също така се охлажда, когато настъпи нощта. Топлината на сушата по-бързо загрява въздуха над нея (топлината се премества от сушата към въздуха чрез проводимост). Температурата на въздуха се повишава и въздухът се разширява. В резултат на това плътността на въздуха намалява. Напротив, температурата на морската вода е по-студена, така че въздухът над морското равнище също е по-студен от въздуха на земната повърхност.
Въздухът на морската повърхност е по-хладен, така че плътността му е по-висока. Разликата в плътността на въздуха кара въздуха на морската повърхност да се движи към сушата, докато въздухът на земята се движи нагоре. Колкото по-далеч от повърхността на земята, количеството въздух намалява, защото гравитационната сила на Земята намалява. Тъй като количеството въздух намалява, въздушното налягане също намалява.
Горещият въздух на сушата, който се движи нагоре, се е охладил, защото е по-далеч от повърхността на земята, а въздушното налягане намалява. След това студеният въздух се движи надолу, не към повърхността на сушата, а към повърхността на океана, където температурите са по-ниски. Този процес протича непрекъснато, така че има въздушен поток от морето към сушата. Накратко, въздухът близо до повърхността на морето се движи към земята, въздухът близо до повърхността на земята се движи нагоре, а въздухът над сушата се движи към повърхността на морето.
Защо димът винаги се движи нагоре? Димът се движи нагоре, защото температурата е по-висока от температурата на околния въздух. Тъй като температурата на дима е по-висока, обемът му се увеличава, а плътността му намалява. По-малката маса дим създава по-малко налягане в сравнение с налягането на околния въздух. Въздухът около дима го притиска нагоре.
Защо по време на дъждовния сезон облаците се движат надолу? По време на дъждовния сезон облаците съдържат много водна пара, така че плътността им се увеличава. Облаците, които съдържат много водна пара и имат голяма плътност, се движат надолу към мястото, където въздухът около района има същата плътност като плътността на облаците. Можете да задавате въпроси и да отговаряте на много неща, свързани с тази тема, ако сте разбрали добре и правилно обяснението по-горе.
